JP2021002001A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、定着装置、及びこれを備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device and an image forming device including the fixing device.
電子写真式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置として、定着ローラに代えて無端状の定着ベルトを用いたベルト式定着装置が実用化されている。このようなベルト式定着装置では、複数の用紙サイズに対応してヒータ本数を増やすと装置が高コスト化したり大型化したりするため、一般的には1本または2本のヒータで対応するようにしている。しかしながら、種々のサイズの用紙に対して1本または2本のヒータで対応しようとすると、用紙サイズと定着ベルトの加熱範囲の不一致に起因して非通紙領域で定着ベルトの温度が過剰に上昇するといった課題がある。 As a fixing device mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer, a belt type fixing device using an endless fixing belt instead of a fixing roller has been put into practical use. In such a belt-type fixing device, increasing the number of heaters corresponding to a plurality of paper sizes increases the cost and size of the device. Therefore, in general, one or two heaters are used. ing. However, when trying to handle various sizes of paper with one or two heaters, the temperature of the fixing belt rises excessively in the non-passing region due to the mismatch between the paper size and the heating range of the fixing belt. There is a problem such as doing.
このような課題を解決するため、例えば特許文献1(特開2016−95329号公報)の発明は加熱手段としてのハロゲンヒータの周りに遮蔽部材を回動可能に配設し、当該遮蔽部材の長手方向両端部に形成した階段状の遮蔽部分で非通紙領域に対する加熱手段による加熱範囲を遮蔽するようにしている。また、特許文献2(特開2013−186164号公報)の発明は、加熱手段としてのハロゲンヒータ自体に遮蔽部材(遮蔽膜)を設けると共にハロゲンヒータを回動可能に支持し、ハロゲンヒータの回動位置によって非通紙領域に対する加熱を遮蔽部材で遮蔽するようにしている。 In order to solve such a problem, for example, in the invention of Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-95329), a shielding member is rotatably arranged around a halogen heater as a heating means, and the length of the shielding member is lengthened. The stepped shielding portions formed at both ends of the direction shield the heating range by the heating means for the non-passing paper region. Further, in the invention of Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-186164), a shielding member (shielding film) is provided on the halogen heater itself as a heating means, the halogen heater is rotatably supported, and the halogen heater is rotated. Depending on the position, the heat to the non-passing area is shielded by the shielding member.
特許文献1の発明は、通紙可能な用紙幅の種類が増えると遮蔽部材が必然的に大型化してその回動範囲も大きくなるので、装置の小型化が難しくなる。一方、特許文献2の発明はヒータに近い小面積の遮蔽膜だけで遮光するため、遮蔽膜の高熱化でハロゲンヒータの封体であるガラス管の耐熱限界を越えてしまうおそれがある。
In the invention of
そこで本発明の目的は、遮蔽部材を小型化すると共にその回動範囲を縮小し、加熱手段の昇温も抑制することにある。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the size of the shielding member, reduce the rotation range thereof, and suppress the temperature rise of the heating means.
前記課題を解決するため本発明の定着装置は、回転可能な無端状の定着部材と、前記定着部材と対向して配置され前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材の内側に配置された加熱手段と、前記定着部材の内側に回動可能に配置され、駆動手段で回動することで前記加熱手段から前記定着部材に向かう熱を部分的に遮蔽可能な第1遮蔽部材と第2遮蔽部材とを有することを特徴とする。
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the fixing device of the present invention includes a rotatable endless fixing member, a pressurizing member arranged to face the fixing member and forming a nip portion between the fixing member, and the above. The heating means arranged inside the fixing member and the heating means rotatably arranged inside the fixing member and rotated by the driving means can partially shield the heat from the heating means toward the fixing member. It is characterized by having a first shielding member and a second shielding member.
It is characterized by that.
本発明によれば、第1遮蔽部材と第2遮蔽部材を小型化すると共にその回動範囲を縮小し、加熱手段の昇温も抑制することができる。 According to the present invention, the first shielding member and the second shielding member can be miniaturized, the rotation range thereof can be reduced, and the temperature rise of the heating means can be suppressed.
以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each drawing for explaining the embodiment of the present invention, components such as members and components having the same function or shape are once described by giving the same reference numerals as much as possible. Then, the explanation is omitted.
(画像形成装置)
まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図1に示す画像形成装置1は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、4つの作像部4Y,4M,4C,4Kが設けられている。各作像部4Y,4M,4C,4Kは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。
(Image forming device)
First, with reference to FIG. 1, the overall configuration and operation of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. The
具体的に、各作像部4Y,4M,4C,4Kは、潜像担持体としてのドラム状の感光体5と、感光体5の表面を帯電させる帯電装置6と、感光体5の表面にトナーを供給する現像装置7と、感光体5の表面をクリーニングするクリーニング装置8などを備える。なお、図1では、ブラックの作像部4Kが備える感光体5、帯電装置6、現像装置7、クリーニング装置8のみに符号を付しており、その他の作像部4Y,4M,4Cにおいては符号を省略している。
Specifically, each
各作像部4Y,4M,4C,4Kの下方には、感光体5の表面を露光する露光装置9が配置されている。露光装置9は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体5の表面へレーザー光を照射する。
An
また、各作像部4Y,4M,4C,4Kの上方には、転写装置3が配置されている。転写装置3は、中間転写体としての中間転写ベルト30と、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ31と、二次転写手段としての二次転写ローラ36と、二次転写バックアップローラ32と、クリーニングバックアップローラ33と、テンションローラ34と、ベルトクリーニング装置35とを備える。
Further, a transfer device 3 is arranged above each
中間転写ベルト30は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ32、クリーニングバックアップローラ33及びテンションローラ34によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ32を回転駆動することによって、中間転写ベルト30は図の矢印で示す方向に周回走行(回転)する。
The
4つの一次転写ローラ31は、それぞれ、各感光体5との間で中間転写ベルト30を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ31には、電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が各一次転写ローラ31に印加される。
Each of the four
二次転写ローラ36は、二次転写バックアップローラ32との間で中間転写ベルト30を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、上記一次転写ローラ31と同様に、二次転写ローラ36にも電源が接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ36に印加される。
The
ベルトクリーニング装置35は、中間転写ベルト30に当接するように配置されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置35で回収された廃トナーは、廃トナー移送ホースを介して廃トナー収容器に収容される。
The
画像形成装置本体の上部には、ボトル収容部2が設けられており、ボトル収容部2には、補給用のトナーを収容する4つのトナーボトル2Y,2M,2C,2Kが着脱可能に装着されている。各トナーボトル2Y,2M,2C,2Kと上記各現像装置7との間に設けた補給路を介して、各トナーボトル2Y,2M,2C,2Kから各現像装置7にトナーが補給される。
A
一方、画像形成装置本体の下部には、記録媒体としての用紙Pを収容した給紙トレイ10や、給紙トレイ10から用紙Pを搬出する給紙ローラ11等が設けられている。なお、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、ハガキ、封筒、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ、OHPシート等が含まれる。また、手差し給紙機構が設けてあってもよい。
On the other hand, in the lower part of the image forming apparatus main body, a
画像形成装置本体内には、用紙Pを給紙トレイ10から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Rが配置されている。搬送路Rにおいて、二次転写ローラ36の位置よりも用紙搬送方向上流側には、搬送タイミングを計って用紙Pを二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ12が配置されている。
In the image forming apparatus main body, a transport path R for passing the paper P from the paper feed tray 10 through the secondary transfer nip and discharging it to the outside of the apparatus is arranged. In the transport path R, a pair of resist
また、二次転写ローラ36の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Pに転写された未定着画像を定着するための定着装置20が配置されている。さらに、定着装置20よりも搬送路Rの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ13が設けられている。また、装置本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ14が設けてある。
Further, a fixing
続いて、図1を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。作像動作が開始されると、各作像部4Y,4M,4C,4Kにおける各感光体5が図の時計回りに回転駆動され、各感光体5の表面が帯電装置6によって所定の極性に一様に帯電される。
Subsequently, the basic operation of the printer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. When the image-drawing operation is started, each photoconductor 5 in each image-forming
帯電された各感光体5の表面には、露光装置9からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体5の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体5に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体5上に形成された静電潜像に、各現像装置7によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
The surface of each charged photoconductor 5 is irradiated with laser light from the
また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ32が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト30を図の矢印で示す方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ31に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ31と各感光体5との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。
Further, when the image-drawing operation is started, the secondary
その後、各感光体5の回転に伴い、感光体5上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体5上のトナー画像が中間転写ベルト30上に順次重ね合わせて転写される。かくして、中間転写ベルト30の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト30に転写しきれなかった各感光体5上のトナーは、クリーニング装置8によって除去される。そして、各感光体5の表面が除電装置によって除電され、表面電位が初期化される。
After that, when the toner image of each color on the photoconductor 5 reaches the primary transfer nip as the photoconductor 5 rotates, the toner image on each photoconductor 5 is generated by the transfer electric field formed in the primary transfer nip. Is sequentially superposed on the
プリンタの下部では、給紙ローラ11が回転駆動を開始し、給紙トレイ10から用紙Pが搬送路Rに送り出される。搬送路Rに送り出された用紙Pは、レジストローラ12によって搬送が一旦停止される。
At the lower part of the printer, the
その後、所定のタイミングでレジストローラ12の回転駆動を開始し、中間転写ベルト30上のトナー画像が二次転写ニップに達するタイミングに合わせて、用紙Pを二次転写ニップへ搬送する。このとき、二次転写ローラ36には、中間転写ベルト30上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。
After that, the rotational drive of the resist
そして、この転写電界によって、中間転写ベルト30上のトナー画像が用紙P上に一括して転写される。また、このとき用紙Pに転写しきれなかった中間転写ベルト30上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置35によって除去され、廃トナー収容器へと搬送される。
Then, the toner image on the
その後、用紙Pは定着装置20へと搬送され、定着装置20によって用紙P上のトナー画像が当該用紙Pに定着される。そして、用紙Pは、排紙ローラ13によって装置外へ排出され、排紙トレイ14上にストックされる。
After that, the paper P is conveyed to the fixing
以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つの作像部4Y,4M,4C,4Kのいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2つ又は3つの作像部を使用して、2色又は3色の画像を形成したりすることも可能である。
The above description is an image forming operation when forming a full-color image on paper, but a single-color image can be formed by using any one of four
(定着装置)
図2は、本実施形態に係る定着装置20の断面図である。図2に示すように、定着装置20は、定着部材としての定着ベルト21と、定着ベルト21の外周面に対向する加圧部材としての加圧ローラ22と、定着ベルト21を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ23と、定着ベルト21の内周側に配置されたニップ形成部材24と、ニップ形成部材24を支持する支持部材としてのステー25と、ハロゲンヒータ23から放射される熱(輻射熱)又は光を定着ベルト21へ反射する反射部材26と、ハロゲンヒータ23から放射される熱(輻射熱)又は光を遮蔽する第1遮蔽部材としての可動遮蔽部材27と、ハロゲンヒータ23の両端部に形成された第2遮蔽部材としての遮蔽膜50と、ハロゲンヒータ23から放射される熱(輻射熱)又は光を遮蔽する固定遮蔽部材28と、定着ベルト21の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ29等を備える。
(Fixing device)
FIG. 2 is a cross-sectional view of the fixing
上記定着ベルト21は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材(フィルムも含む)で形成される。詳しくは、定着ベルト21は、ニッケルもしくはSUS等の金属材料又はポリイミド(PI)などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)又はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などで形成された外周側の離型層によって構成されている。基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。
The fixing
弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性の向上を達成できるが、未定着トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラを生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ100μm以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ100μm以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。 If there is no elastic layer, the heat capacity becomes smaller and the fixability can be improved, but when the unfixed toner is crushed and fixed, the minute irregularities on the belt surface are transferred to the image and the solid part of the image becomes unevenly glossy. It can occur. In order to prevent this, it is desirable to provide an elastic layer having a thickness of 100 μm or more. By providing an elastic layer having a thickness of 100 μm or more, it is possible to absorb minute irregularities due to elastic deformation of the elastic layer, so that it is possible to avoid the occurrence of uneven gloss.
本実施形態では、定着ベルト21の低熱容量化を図るために、定着ベルト21を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト21を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、20〜50μm、100〜300μm、10〜50μmの範囲に設定し、全体としての厚さを1mm以下に設定している。
In the present embodiment, the fixing
また、定着ベルト21の直径は、20〜40mmに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト21全体の厚さを0.2mm以下にするのがよく、さらに望ましくは、0.16mm以下の厚さとするのがよい。
The diameter of the fixing
加圧ローラ22は、芯金22aと、芯金22aの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴムといったゴム材料等から成る弾性層22bと、弾性層22bの表面に設けられたPFA又はPTFE等から成る離型層22cとによって構成されている。加圧ローラ22は、加圧機構によって定着ベルト21側へ加圧され、定着ベルト21を介してニップ形成部材24に当接している。この加圧ローラ22と定着ベルト21とが圧接する箇所では、加圧ローラ22の弾性層22bが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Nが形成されている。
The
また、加圧ローラ22は、装置本体に設けられたモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ22が回転すると、その駆動力がニップ部Nで定着ベルト21に伝達され、定着ベルト21が従動回転する。
Further, the pressurizing
本実施形態では、加圧ローラ22を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ22の内部にハロゲンヒータ等の加熱手段を配置してもよい。また、弾性層22bはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ22の内部に加熱手段が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト21の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。
In the present embodiment, the
ハロゲンヒータ23は、定着ベルト21の内周側に配置され、ニップ部N以外の箇所で定着ベルト21を直接加熱する。本実施形態では、ハロゲンヒータ23が、定着ベルト21内の用紙搬送方向上流側の領域において定着ベルト21と直接対向しており、この上流側の領域において定着ベルト21は直接加熱される。
The
また、ハロゲンヒータ23は、装置本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱する。その出力制御は、温度センサ29による定着ベルト21の表面温度の検知結果に基づいて行われる。
Further, the
このようなヒータ23の出力制御によって、定着ベルト21は所望の温度(定着温度)に維持される。なお、定着ベルト21の温度を検知する温度センサの代わりに、加圧ローラ22の温度を検知する温度センサを設け、その温度センサで検知した温度により、定着ベルト21の温度を予測するようにしてもよい。
By controlling the output of the
用紙P上に担持された未定着画像Tを定着する際は、まず、加圧ローラ22の回転駆動を開始して定着ベルト21を従動回転させ、ハロゲンヒータ23を発熱させて定着ベルト21を加熱する。そして、定着ベルト21の温度が所望の温度にまで上昇した状態で、ニップ部Nに用紙Pを通過させることにより、用紙P上の未定着画像T(トナー)が加熱されると共に加圧されて定着される。
When fixing the unfixed image T supported on the paper P, first, the rotary drive of the pressurizing
本実施形態ではハロゲンヒータを1本使用するが、プリンタで使用する用紙のサイズ等に応じて、ハロゲンヒータの本数を2本以上とし、これら2本以上のハロゲンヒータにそれぞれ遮蔽膜50を形成してもよい。また、定着ベルト21を輻射熱を用いて加熱する加熱手段として、ハロゲンヒータ以外にカーボンヒータ等を用いることも可能である。
In the present embodiment, one halogen heater is used, but the number of halogen heaters is set to two or more according to the size of the paper used in the printer, and a
ニップ形成部材24は、定着ベルト21の内側でかつ定着ベルト21を介して加圧ローラ22と対向する位置に配置されている。ニップ形成部材24は、基材241と熱伝導部材242とを有する。基材241は、耐熱性に富む樹脂材料、例えばポリエーテルサルフォン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等で形成されている。
The
一方、熱伝導部材242は、基材241よりも大きい熱伝導率の部材、例えばカーボンナノチューブ(熱伝導率:3000〜5500W/mK)、グラファイトシート(熱伝導率:700〜1750W/mK)、銀(熱伝導率:420W/mK)、銅(熱伝導率:398W/mK)、アルミニウム(熱伝導率:236W/mK)、又はSECC(電気亜鉛メッキ鋼)等で形成されている。熱伝導部材242の熱伝導率は236W/mK以上であることが好ましい。
On the other hand, the
熱伝導部材242は、基材241のニップ部N側に配置されている。また、基材241は、ステー25によって支持されている。これにより、加圧ローラ22による加圧力でニップ形成部材24に撓みが生じるのを防止し、定着ベルト21と加圧ローラ22の対向領域の軸方向全体で均一なニップ幅を形成することができる。ステー25は、ニップ形成部材24の撓み防止機能を満足するために、ステンレス等の鋼材をはじめとする金属材料で形成されるが、撓み防止に十分な効果があれば樹脂材料でステー25を形成してもよい。
The heat
また、熱伝導部材242のニップ部N側の面には、低摩擦シートが取り付けられている。定着ベルト21が回転すると、この低摩擦シートに対して定着ベルト21の内周面が摺動することで、定着ベルト21に作用する摩擦抵抗の低減が図られる。なお、低摩擦シートを省略することも可能である。
Further, a low friction sheet is attached to the surface of the heat
反射部材26は、ステー25とハロゲンヒータ23との間に配置され、ステー25に固定支持されている。この反射部材26によって、ハロゲンヒータ23からの熱を定着ベルト21へ反射することで、熱がステー25等に伝達されるのを抑制し、定着ベルト21を効率良く加熱できるようにして省エネルギー化を図っている。
The
反射部材26の材料としては、アルミニウムやステンレス等が用いられる。特に、アルミニウム製の基材に輻射率の低い(反射率の高い)銀を蒸着したものを用いた場合、定着ベルト21の加熱効率を向上させることが可能である。
As the material of the
(可動遮蔽部材と固定遮蔽部材)
第1遮蔽部材である可動遮蔽部材27は、例えば、厚さ0.1mm〜1.0mmの金属板を、定着ベルト21の内周面に沿った円弧状の断面形状に形成して構成されている。また、可動遮蔽部材27は、定着ベルト21とハロゲンヒータ23との間を周方向に回動可能に構成されている。
(Movable shielding member and fixed shielding member)
The
一方、固定遮蔽部材28はステー25に固定されている。固定遮蔽部材28は、定着ベルト21の両端部側にそれぞれ配置され、ハロゲンヒータ23の定着ベルト21側を覆っている。可動遮蔽部材27と固定遮蔽部材28は、いずれも、耐熱性を有するアルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料、又はセラミックを用いることが好ましい。
On the other hand, the fixed shielding
図3は、本実施形態に係る定着装置20の主要部の概略構成を示す斜視図である。図3に示すように、可動遮蔽部材27は、その幅方向の両端部側に配置された一対の遮蔽部271と、遮蔽部271同士を連結する連結部272とを有する。遮蔽部271は、定着ベルト21への熱を遮蔽する部分であり、定着ベルト21の内周面に沿って周方向に円弧状に形成されている。
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a main part of the fixing
連結部272は、遮蔽部271よりも周方向に短く形成されており、各遮蔽部271のベルト回転方向上流側に接続されている。このため、遮蔽部271同士の間で連結部272が介在しない部分(ベルト回転方向下流側及び中間部)は、ハロゲンヒータ23からの光が透過する開放部となっている。
The connecting
(定着ベルトの回転支持構造)
図3に示すように、定着ベルト21の両端部の内周側にはベルト保持部材40が挿入されている。定着ベルト21は、その両端部側でベルト保持部材40によって回転可能に支持されており、基本的にベルト保持部材40以外に定着ベルト21を支持する部材は存在しない。
(Rotating support structure of fixing belt)
As shown in FIG. 3,
つまり、定着ベルト21は、ローラ等に架け渡されていない無張架の状態にある。ベルト保持部材40は、ハロゲンヒータ23及びステー25と共に、定着ベルト21の軸方向両側に設けられた一対の側板に固定支持されている。
That is, the fixing
図4は、定着装置20のベルト保持部材が配置された一端部側の構成を示す斜視図、図5は、ベルト保持部材の斜視図である。図4及び図5に示すように、ベルト保持部材40は、定着ベルト21を回転可能に保持する保持部401と、定着ベルト21の軸方向の寄りを規制する規制部402と、定着装置20の側板39にネジなどの締結具で固定される固定部403とを有する。
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration on one end side where the belt holding member of the fixing
保持部401は、周方向の一部に開口部404を有する部分円筒状に形成されている。この保持部401が定着ベルト21の端部内に挿入されることで、定着ベルト21が保持部401によって回転可能に保持される。
The holding
図4に示すように、各部材を組み付けた状態では、保持部401の開口部404にはニップ形成部材24の端部が配置される。また、保持部401の内周側には、固定遮蔽部材28が配置される。これにより、ハロゲンヒータ23からの熱によってベルト保持部材40が過剰に温度上昇するのが抑制され、熱による変形や破損が防止される。
As shown in FIG. 4, in the state where each member is assembled, the end portion of the
規制部402は、少なくとも定着ベルト21の外径よりも大きく形成されている。図5に示すように、定着ベルト21は、その端部が規制部402に対向した状態で配置される。そして、駆動中に定着ベルト21に軸方向への寄り移動が生じた場合は、定着ベルト21の端部が規制部402に当接することでその寄り移動が規制される。
The regulating
(定着ベルトの駆動機構)
図6及び図7は、可動遮蔽部材27の駆動機構の構成を示す斜視図である。図6に示すように、可動遮蔽部材27は、ベルト保持部材40に取り付けられた円弧状のスライド部材41を介して支持されている。
(Fixing belt drive mechanism)
6 and 7 are perspective views showing the configuration of the drive mechanism of the
本実施形態では、可動遮蔽部材27の端部に設けられた突起270が、スライド部材41に設けられた孔部410に挿入されることで、可動遮蔽部材27がスライド部材41に取り付けられる。また、スライド部材41には凸部411が設けてあり、その凸部411がベルト保持部材40に設けられた円弧状の溝部405に挿入されることで、スライド部材41は溝部405に沿ってスライド移動可能に構成されている。これにより、可動遮蔽部材27は、スライド部材41と一体的に、ベルト保持部材40の周方向に往復移動可に構成されている。
In the present embodiment, the
また、図7に示すように、スライド部材41には、その周方向にギア部412が設けられている。このギア部412には、複数の伝達ギア43,44,45から成るギア列を介して駆動源であるモータM1が連結されている。これにより、モータM1が駆動すると、その駆動力がギア列(伝達ギア43,44,45)を介してスライド部材41に伝達され、可動遮蔽部材27が正逆方向に回転する。
Further, as shown in FIG. 7, the
(可動遮蔽部材の詳細)
図8(a)は可動遮蔽部材27の展開図を示したものである。この可動遮蔽部材27は、長手方向両端部に階段状の遮蔽部271を有し、これら遮蔽部271が細幅の連結部272で連結されている。階段状の遮蔽部271は第1遮蔽部271aと第2遮蔽部271bを有し、第1遮蔽部271a相互間にA3対応の開口部が形成されている。また第2遮蔽部271b相互間にB4対応の開口部が形成されている。
(Details of movable shielding member)
FIG. 8A shows a developed view of the
図8(c)は従来の可動遮蔽部材27の展開図を示したもので、階段状の遮蔽部271が第1遮蔽部271aと第2遮蔽部271bの他に第3遮蔽部271cを有する。そして第3遮蔽部271c相互間にハガキ対応の開口部が形成されている。本発明の実施形態は、ハロゲンヒータ23の第2遮蔽部材である遮蔽膜50によって従来の第3遮蔽部271cを不要化し、その分だけ可動遮蔽部材27の小型化と移動量縮小を図っていることに特徴がある。
FIG. 8C shows a developed view of the conventional
また図8(b)はハロゲンヒータ23の両端部に形成された遮蔽膜50の展開図を示したものである。3つの部位A〜Cは、後述する図10A、図10Bの部位A〜Cに対応している。この遮蔽膜50は、A3対応開口の前記第1遮蔽部271aの縁部に対応した基端部から、ハガキ対応開口の前記第3遮蔽部271cの縁部に対応した先端部まで延びている。
Further, FIG. 8B shows a developed view of the shielding
遮蔽膜50は全体として台形状で、内側端部の周方向角度は180°、基端部の周方向角度は360°である。したがって、遮蔽膜50は図8(b)の破線で上下に2区分するように、横長長方形の主要遮蔽部50aと直角三角形の補助遮蔽部50bで構成される。
The shielding
図9Aは、本実施形態に係る図8(a)の可動遮蔽部材27と遮蔽膜50を有するハロゲンヒータ23を使用した定着装置20の斜視図である。また図9Bは、図8(b)の従来の可動遮蔽部材27を使用した定着装置20の斜視図である。図9Aと図9Bの各(a)に示す可動遮蔽部材27のハッチング部はA3通紙時の遮蔽部分を示し、また各(b)に示す可動遮蔽部材27のハッチング部はハガキ通紙時の遮蔽部分を示している。
FIG. 9A is a perspective view of a fixing
本実施形態の可動遮蔽部材27は、図9A(a)の第1ポジションと、図9A(b)の第2ポジションの2つの位置を取り得るようになっている。第1ポジションは可動遮蔽部材27の遮蔽領域を最も小さくし、第2ポジションは可動遮蔽部材27の遮蔽領域を最も大きくする。これに対して従来の可動遮蔽部材27は、図9B(a)と(b)の他にさらにハガキ対応のポジションも取る得るようになっている。
The
可動遮蔽部材27は用紙Pの大さきに応じて移動し、不必要な領域(非通紙領域)を遮蔽するようになっている。これにより、紙幅の狭い用紙Pを連続通紙した場合でも、非通紙領域が不必要に高温となってしまう、いわゆる過昇温状態になることが抑制される。
The
したがって、過昇温状態になるのを避けるために生産性を落とすなどの制御を行うことが不必要となる。また、これにより、ハロゲンヒータの本数を、例えば、2本から1本に低減することが可能となり、生産コストが低減され、省エネルギー化に寄与することができる。 Therefore, it is not necessary to perform control such as lowering the productivity in order to avoid an excessively high temperature state. Further, this makes it possible to reduce the number of halogen heaters from, for example, two to one, reduce the production cost, and contribute to energy saving.
前記第1ポジションから第2ポジションまでの回動角は、本実施形態の図9AでY1、従来の図9BでY2とすると、Y1<Y2の関係がある。すなわち本実施形態では、ハガキ対応のポジションへの移動分だけ、可動遮蔽部材27の移動範囲を従来よりも縮小することでY1<Y2としている。
Assuming that the rotation angle from the first position to the second position is Y1 in FIG. 9A of the present embodiment and Y2 in the conventional FIG. 9B, there is a relationship of Y1 <Y2. That is, in the present embodiment, Y1 <Y2 is set by reducing the movement range of the
(ハロゲンヒータの遮光膜)
図10Aは遮蔽膜50を形成したハロゲンヒータ23の側面図である。また図10Bは、図10Aの長手方向の3つの部位A〜Cにおける断面を示している。ハロゲンヒータ23の両端部には遮蔽膜50が設けてある。なお、当該遮蔽膜50は側面から見ているため図10Aでは直角三角形に見えているが、図示の構成の場合平面展開形状としては図8(b)のように台形となる。図10A、図10Bの部位Cが台形の上底に相当する。
(Light-shielding film for halogen heater)
FIG. 10A is a side view of the
そのため遮蔽膜50による遮蔽角度は最小から最大まで直線的に変化するが、もちろん、図示の形状以外のものを採用し、遮蔽角度の変化も直線的にならないように、例えば階段状に変化するものとしても構わない。この例では、遮蔽膜50は最小用紙サイズであるL3(例えばハガキ大用紙幅)の範囲ではヒータ23の周方向でどこにも存在しておらず、符号Cの領域から符号Aの領域にかけて設けてある。
Therefore, the shielding angle by the shielding
図10Bは、図10A中の3つの部位A〜Cに対応したヒータ23の断面図である。図10Bからわかるように、遮蔽膜50の遮光角度は、先端側の部位Cの箇所で最も狭く(θ1=約180°)、基端側の部位Aの箇所で最も広い(θ2=360°)。
FIG. 10B is a cross-sectional view of the
遮蔽膜50の素材としては、モリブデン合金やアルミ箔などを用いることができる。また、銀蒸着を用いてもよい。遮蔽膜50をハロゲンヒータ23に固定する方法としては、蒸着、接着、塗布等各種の方法を採用でき、ステー25及び反射部材26の温度が低減できる構成であればいずれの方法を採用してもよい。遮蔽膜50のハロゲンヒータ23側の面が赤外線を反射するように構成すれば、発熱効率が向上し、ウォームアップ時間短縮や省エネルギー化を図ることも可能となる。
As the material of the shielding
また、図示の例ではハロゲンヒータ23のガラス管による封体表面上に遮蔽膜50を形成しているが、封体表面とギャップを設けて遮蔽膜50を形成してもよい。これによっても、ハロゲンヒータ23からの熱放射により指向性を持たせると共に、ステー25及び反射部材26の温度を低減することができる。
Further, in the illustrated example, the shielding
図10Aのハロゲンヒータ23は、長手方向一端部に連結されたモータM2などの駆動手段によって180°の範囲で回動可能に構成されている。これにより、遮蔽膜50がある側を図9A(a)のように反射部材26側に回すことで、ハロゲンヒータ23の両端部の熱を遮蔽膜50で遮ることなく定着ベルト21に照射することができる。すなわち、可動遮蔽部材27が図9A(a)の第1ポジションにあるときは、ハロゲンヒータ23のほぼ全長にわたって定着ベルト21を加熱することができる。
The
一方、ハロゲンヒータ23を駆動手段で180°回転させて図9A(b)のように遮蔽膜50がある側を定着ベルト21側にすることで、ハロゲンヒータ23の両端部の熱を遮蔽膜50で遮蔽することができる。すなわち、可動遮蔽部材27が図9A(b)の第2ポジションにあるときは、ハロゲンヒータ23の両端部のうち、最内側部分を遮蔽膜50(の主要遮蔽部50a)で遮蔽すると共に、その外側部分を遮蔽膜50に重ねるようにして可動遮蔽部材27の第2遮蔽部271bで遮蔽することができる。したがって、図11(b)のように遮蔽膜50相互間にハガキ対応の限定された加熱領域が形成され、非通紙部分の異常昇温を生ずることなく定着ベルト21を加熱することができる。
On the other hand, by rotating the
ハロゲンヒータ23を駆動手段で180°回転させるときの回動方向は、可動遮蔽部材27を図9A(a)の第1ポジションから図9A(b)の第2ポジションに回動させる方向(左回り)と反対方向(右回り)にする。このように、第1遮蔽部材である可動遮蔽部材27と、第2遮蔽部材である遮蔽膜50の回動方向を互いに反対方向にすることで、可動遮蔽部材27とハロゲンヒータ23の回動距離を最小化し、省スペース化を図ることができる。
The rotation direction when the
可動遮蔽部材27が図9A(a)の第1ポジションから図9A(b)の第2ポジションに回動するときの角度Y1は、ハロゲンヒータ23の反転角度(X=180°)よりも小さい(Y1<X)。可動遮蔽部材27の回動角度を少なくした分を、ハロゲンヒータ23の遮蔽膜50で補っている。これにより、可動遮蔽部材27を小型化して回動範囲も縮小することができる一方、遮蔽膜50を従来の特許文献2の発明よりも小型化してその高熱化を回避することができる。
The angle Y1 when the
ここで、図9Aで反射部材26による照射範囲(約120°)をX、可動遮蔽部材27の可動範囲をY、ハロゲンヒータ23の回動範囲(180°)をZとすると、Y+Z>Xの関係を成立させることが望ましい。すなわち、図9A(b)のようにハロゲンヒータ23の両端部をハロゲンヒータ23の遮蔽膜50と可動遮蔽部材27の第2遮蔽部271bで覆った状態において、遮蔽膜50で反射したハロゲンヒータ23の熱が反射部材26との間の狭い空間に滞留しないように、反射部材26の周方向端部に熱逃がし用の隙間が形成されるようにする。これにより、反射部材26の温度が耐熱温度を超えるのを防止することができる。
Here, assuming that the irradiation range (about 120 °) by the
(ハロゲンヒータと可動遮蔽部材の位置関係)
図11(a)(b)は、各種サイズの用紙が定着処理される際の可動遮蔽部材27の位置を示す図である。図11(a)が可動遮蔽部材27の第1ポジション、図11(b)が第2ポジションである。最大幅を有するA3用紙の定着は図11(a)の第1ポジションで行い、B4用紙の定着は図11(b)の第2ポジションで行う。
(Positional relationship between halogen heater and movable shielding member)
11 (a) and 11 (b) are views showing the positions of the
また最小幅用紙であるハガキ大用紙の定着は、図11(b)の破線で示すように、ハロゲンヒータ23の遮蔽膜50を定着ベルト21側(図示手前側)に回動させて第2ポジションで行う。したがって、可動遮蔽部材27は図11(a)と(b)の間で移動させればよく、従来よりも可動遮蔽部材27の移動距離を縮小して周方向移動経路の空きスペースを最小化することができる。
Further, for fixing the large postcard paper, which is the minimum width paper, as shown by the broken line in FIG. 11B, the shielding
前記可動遮蔽部材27とハロゲンヒータ23の回動は、定着処理をする各種サイズの用紙選択とは別に、定着ベルト21の温度を検出する温度センサ29からの信号に基づいて個別に行ってもよい。これにより、定着ベルト21の温度制御をより最適化することができる。また、可動遮蔽部材27を回動駆動するモータM1とハロゲンヒータ23を回動駆動するモータM2は、共用化により1つのモータに統合することも可能である。これにより部品点数削減によるコストダウンが可能である。
The rotation of the
なお、前述した図9A(a)の状態で仮にハロゲンヒータ23に遮蔽膜50がない場合、用紙Pの連続通紙のようにハロゲンヒータ23の点灯率が高く且つ連続する場合には、反射部材26の表面温度が300℃以上になる可能性がある。これにより、反射部材26表面の鏡面処理が変色したり、蒸着により鏡面処理を行った場合には表層が剥がれるおそれがある。
If the
これに対し、ハロゲンヒータ23に遮蔽膜50を形成した場合は、図9A(a)で用紙Pが連続通紙されるようなハロゲンヒータ23の点灯率が高く且つ連続する場合でも、反射部材26のハロゲンヒータ23側の表面温度は例えば250℃未満とすることができるという効果も得られる。
On the other hand, when the shielding
以上、本発明について説明したが、本発明は、前記の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。前記実施形態では、用紙サイズとしてハガキ大、B4、A3を挙げて説明したが、その他に、例えばレター縦サイズやダブルレター縦サイズ等の用紙に対応した定着装置においても、本発明の構成を適用可能である。また、本発明に係る定着装置20を搭載する画像形成装置1は、図1に示すようなカラープリンタに限らず、モノクロプリンタであってもよい。また、プリンタに限らず、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。
Although the present invention has been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In the above-described embodiment, the paper sizes of large postcards, B4, and A3 have been described, but the configuration of the present invention is also applied to a fixing device that supports paper such as letter vertical size and double letter vertical size. It is possible. Further, the
1:画像形成装置 2:ボトル収容部
2Y,2M,2C,2K:トナーボトル 3:転写装置
4Y,4M,4C,4K:作像部 5:感光体
6:帯電装置 7:現像装置
8:クリーニング装置 9:露光装置
10:給紙トレイ 11:給紙ローラ
12:レジストローラ 13:排紙ローラ
14:排紙トレイ 20:定着装置
21:定着ベルト 22:加圧ローラ
22a:芯金 22b:弾性層
22c:離型層 23:ハロゲンヒータ(加熱手段)
24:ニップ形成部材 25:ステー
26:反射部材 27:可動遮蔽部材(第1遮蔽部材)
28:固定遮蔽部材 29:温度センサ
30:中間転写ベルト 31:一次転写ローラ
32:二次転写バックアップローラ 33:クリーニングバックアップローラ
34:テンションローラ 35:ベルトクリーニング装置
36:二次転写ローラ 39:側板
40:ベルト保持部材 41:スライド部材
43,44,45:伝達ギア 50:遮蔽膜(第2遮蔽部材)
241:基材 242:熱伝導部材
270:突起 271:遮蔽部
271a:第1遮蔽部 271b:第2遮蔽部
272:連結部 401:保持部
402:規制部 403:固定部
404:開口部 405:溝部
410:孔部 411:凸部
412:ギア部 M1,M2:モータ
N:ニップ部 P:用紙
R:搬送路
1: Image forming device 2: Bottle housing
2Y, 2M, 2C, 2K: Toner bottle 3: Transfer device
4Y, 4M, 4C, 4K: Image-creating part 5: Photoreceptor 6: Charging device 7: Developing device 8: Cleaning device 9: Exposure device 10: Paper feed tray 11: Paper feed roller 12: Resist roller 13: Paper discharge roller 14: Paper discharge tray 20: Fixing device 21: Fixing belt 22:
24: Nip forming member 25: Stay 26: Reflective member 27: Movable shielding member (first shielding member)
28: Fixed shielding member 29: Temperature sensor 30: Intermediate transfer belt 31: Primary transfer roller 32: Secondary transfer backup roller 33: Cleaning backup roller 34: Tension roller 35: Belt cleaning device 36: Secondary transfer roller 39: Side plate 40 : Belt holding member 41:
241: Base material 242: Heat conductive member 270: Protrusion 271: Shielding
Claims (9)
前記定着部材と対向して配置され前記定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材の内側に配置された加熱手段と、
前記定着部材の内側に回動可能に配置され、駆動手段で回動することで前記加熱手段から前記定着部材に向かう熱を部分的に遮蔽可能な第1遮蔽部材と第2遮蔽部材とを有することを特徴とする定着装置。 With a rotatable endless fixing member
A pressurizing member arranged to face the fixing member and forming a nip between the fixing member and
The heating means arranged inside the fixing member and
It has a first shielding member and a second shielding member that are rotatably arranged inside the fixing member and can partially shield heat from the heating means toward the fixing member by being rotated by a driving means. A fixing device characterized by this.
Priority Applications (1)
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2019
- 2019-06-24 JP JP2019116385A patent/JP2021002001A/en active Pending
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